Caractérisation électromécanique et modélisation de céramiques ferroélectriques de type PZT

• Auteur / Autrice : Olivier Guillon
• Direction : Dominique Perreux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électromécanique

Ferroélectricité

Résumé

Dans certaines applications, les céramiques ferroélectriques massives de type PZT adoptent un comportement hystérétique. Ceci pose des problèmes de fiabilité et de durabilité pour ces matériaux électroactifs. Grâce à la réalisation de montages adaptés, la réponse électromécanique d'une céramique douce à des sollicitations mécaniques complexes a pu être mesurée. En compression, les chargements répétés progressifs permettent de caractériser l'activité ferroélastique, c'est-à-dire la proportion de domaines ferroélectriques réorientés par la contrainte. Sans influence qualitative, l'état de polarisation joue de manière quantitative sur l'amplitude de ces phénomènes. Sous sollicitations cycliques, le matériau s'accomode au bout d'une dizaine de cycles. Si la vitesse de chargement ne semble pas modifier son comportement, on observe toutefois une variation de la déformation en fonction du temps sous contrainte imposée. Ces effets de fluage sont directement liés au taux de domaines réorientables par l'effort. Par ailleurs, l'influence des conditions aux limites électriques a été mise en évidence en compression et en traction, lorsque la polarisation est perpendiculaire à la contrainte. Les résultats expérimentaux uniaxiaux servent à l'identification des paramètres d'un modèle phénoménologique non-linéaire. Celui-ci définit des lois d'évolution viscoplastiques des variables macroscopiques. Pour finir, une étude de la rupture en traction a été réalisée sur plusieurs nuances dures et douces de PZT. Une approche statistique évaluant les paramètres de la loi de Weibull ainsi que l'observation des faciès de rupture montrent que la composition chimique semble avoir un rôle important dans le comportement à rupture de cette famille de céramiques.